JP5855533B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置に関する。

従来より、食品等の生産ラインにおいては、生産ラインに組み込まれ、生産される物品が前段から順次搬入され、搬入された物品を搬送しながら計量し、後段に搬出または選別手段により生産ラインから排除する計量装置が用いられている。

この種の計量装置では、計量センサの固有振動成分や重畳する振動などを減衰させるため、有限長インパルス応答（ＦＩＲ）型の低域通過フィルタが用いられることがあり、特にコンベアのローラ振動など計量装置に常時重畳される定周期振動の振動周波数帯域と、ＦＩＲ型低域通過フィルタのノッチ周波数を合わせることでより効率よく減衰することが可能となる。

一方、この種の計量装置としては、被計量物の搬入間隔に応じて複数の低域通過フィルタから選択した最適なフィルタ処理を施すようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術は、複数の低域通過フィルタを通過した秤量信号から被計量物の搬入間隔に応じた１つの信号を選択して質量換算することにより、連続する２つの被計量物の間隔が短くなったときでも、先行する被計量物の質量を後続する被計量物の荷重の影響を受けることなく正しく検出することができるようになっている。特許文献１に記載の技術では、被計量物の搬入間隔に応じてフィルタタップ数が可変となりノッチ周波数も変更されてしまうため、ローラ振動などの固有帯域周波数に対して減衰効果が低下し精度が悪くなる場合がある。

そこで、ノッチ周波数の移動を行うようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の技術は、周波数変動する定周期振動ノイズに対し、帯域通過フィルタの複数のノッチのうち指定されたノッチに対応する根の値のみを変化させて、当該ノッチをその定周期振動ノイズの変動に追従させることにより、コンベアのローラ振動などの定周期振動ノイズを高精度且つ迅速に除去することを可能にしている。

特許第３６４４６８０号公報 特許第３７７１１９５号公報

しかしながら、特許文献２のような従来の計量装置にあっては、可変フィルタによる測定ではリアルタイムに測定を行う必要があるため、フィルタリングの演算量が膨大になってしまい、瞬時にフィルタ計数を算出することが不可能であるという問題があった。また、処理速度の遅い演算器を使用して高速に算出する方法では、消費電力が増えることによる演算器からの発熱により計量センサのゼロ点ドリフトにも繋がるという問題があった。

そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、被計量物の搬入間隔および被計量物の搬送方向長さに応じて、振動成分を効率よく減衰させ、計量誤差を低減することができる計量装置を提供することを目的とする。

本発明に係る計量装置は、一端側に搬入された被計量物を他端側へ速度（Ｖ）で搬送する秤量コンベア（２１）と、前記秤量コンベアの一端側に配置され、前記秤量コンベアへの被計量物の搬入の開始を検出する搬入センサ（２３）と、前記搬入センサの出力に基づいて、前記秤量コンベアに搬入される先行する被計量物と後続する被計量物との搬入間隔、および前記秤量コンベアに搬入される被計量物の搬送方向長を算出する搬入間隔算出手段（４１）と、前記秤量コンベアに搬入された被計量物の荷重に対応する信号を秤量信号として出力する荷重センサ（２２）と、前記荷重センサが出力する秤量信号に重畳する前記秤量コンベアの速度に応じた定周期振動に対する特定帯域を除去するように、該特定帯域の中心周波数を変更可能な特定帯域除去手段（４２）と、前記特定帯域除去手段の出力信号から前記特定帯域とは異なる帯域の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるとともに、通過させる低周波成分の帯域を変更可能な低域通過手段（ＬＰＦ）と、前記低域通過手段からの信号処理済秤量信号に基づいて、前記秤量コンベアに既に搬入されている被計量物の質量を検出する質量検出手段（３１）と、前記搬入間隔と、前記搬送方向長さで決まる前記被計量物の前記秤量コンベアの搬入の開始から乗り移りが完了するまでの乗り移り時間と、に基づいて、前記特定帯域除去手段と前記低域通過手段とを組み合わせてフィルタ処理を施すことが可能なデータ区間の最大長である許容フィルタ時間（Ｔ）を算出し、該許容フィルタ時間から前記特定帯域除去手段の遅延時間を差し引いた前記低域通過手段の許容フィルタ時間（Ｔ０）に収まるよう、前記低域通過手段が通過させる低周波成分の帯域を変更する帯域変更手段（４３）と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、帯域変更手段による帯域の変更によって、荷重センサの出力信号に重畳する外来振動成分が特定帯域除去手段により効率よく除去され、また、荷重センサの出力信号に含まれる荷重センサの過渡振動が低域通過手段により効率よく除去される。したがって、被計量物の搬入間隔および被計量物の搬送方向長さに応じて、振動成分を効率よく減衰させ、計量誤差を低減することができる。

また、本発明に係る計量装置は、前記低域通過手段が、前記特定帯域除去手段の下段に互いに並列に設けられ、前記特定帯域除去手段の出力信号から、帯域が互いに異なる低周波成分を通過させる複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２、ＬＰＦｎ）と、前記複数の低域通過フィルタを通過した複数の信号から、前記秤量コンベアへの前記被検査物の搬入の開始から次の被検査物の搬入の開始までの経過時間に基づいて１つの信号を前記信号処理済秤量信号として出力するフィルタ選択部（４４）と、を有することを特徴とする。

この構成により、複数の低域通過フィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２、ＬＰＦｎにより並列で演算を行うことにより、低域通過手段での演算による信号の遅延を減少することができる。

本発明は、被計量物の搬入間隔および被計量物の搬送方向長さに応じて、振動成分を効率よく減衰させ、計量誤差を低減することができる計量装置を提供することができる。

本発明の実施形態の計量装置の構成を示す図である。 実施形態の計量装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態の計量装置の動作を説明するための信号図である。 実施形態の計量装置の動作を説明するための信号図である。 実施形態の計量装置の動作を説明するための信号図である。 本発明の実施形態の計量装置のフィルタ部のノッチ周波数を示す図である。 本発明の実施形態の計量装置のフィルタ設定動作を示すフロー図である。 本発明の実施形態の計量装置の許容フィルタ時間を示す図である。 本発明の実施形態の計量装置の特定帯域除去フィルタの周波数特性を示す図である。

以下、本発明に係る計量装置の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１〜図９は、本発明に係る計量装置の一実施の形態を示している。

図１に示すように、計量装置２０は、前段ライン１から搬出される被計量物Ｗを長さＬの秤量コンベア２１の一端側で受けて他端側へ一定速度Ｖで搬送しながら、その被計量物Ｗの秤量コンベア２１への荷重に対応する信号を荷重センサ２２から出力するようになっている。

なお、秤量コンベア２１の一端側には、秤量コンベア２１に対する被計量物Ｗの搬入の開始を光学的に検知する搬入センサ２３が設けられている。搬入センサ２３は、一対の投光部および受光部からなる透過形光電センサで構成されており、前段ライン１と秤量コンベア２１との間に配置されている。具体的には、秤量コンベア２１の幅方向の一端側および他端側に投光部または受光部の何れかが互いに対抗するように配置されており、被計量物Ｗが投光部と受光部の間を通過すると被計量物Ｗにより受光部が遮光されることにより、被計量物Ｗの搬入が開始されたことが検出されるようになっている。

荷重センサ２２の出力信号はフィルタ部２４に入力されるようになっている。フィルタ部２４は、荷重センサ２２の出力信号から、秤量コンベア２１の駆動用モータ（図示せず）の振動成分や荷重に対する荷重センサ２２の過渡振動による交流成分を除去あるいは抑圧して、被計量物Ｗの荷重による低周波成分を抽出するためのものである。

フィルタ部２４は、荷重センサ２２の出力信号から特定帯域を除去するとともに、その特定帯域の中心周波数であるノッチ周波数を変更可能な特定帯域除去フィルタ４２と、この特定帯域除去フィルタ４２の後段に設けられたローパスフィルタ部ＬＰＦと、を備えている。

また、ローパスフィルタ部ＬＰＦは、特定帯域除去フィルタ４２の後段に互いに並列に設けられ、特定帯域除去フィルタ４２の出力信号から、帯域が互いに異なる低周波成分を通過させる第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２と、を備えている。

特定帯域除去フィルタ４２が除去の対象とする特定帯域とは、例えば、秤量コンベア２１のローラの振動のような定周期振動である。また、第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２は、何れも、特定帯域除去フィルタ４２の特定帯域とは異なる帯域の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるようになっている。

ここで、第１のローパスフィルタＬＰＦ１の通過帯域は、被計量物Ｗが秤量コンベア２１に搬入を開始してから、秤量コンベア２１上に完全に乗り移ってさらに秤量コンベア２１上を所定距離Ｌ１だけ搬送するまでに必要な第１の基準時間Ｔ１が経過したときに、第１のローパスフィルタＬＰＦ１が出力する信号に対応する質量が、その被計量物Ｗの真の質量に対して所定の誤差±ｅ１内に入るように予め設定されている。

また、第２のローパスフィルタＬＰＦ２の通過帯域は、第１のローパスフィルタＬＰＦ１の通過帯域より広く設定され、被計量物Ｗが秤量コンベア２１に搬入を開始してから、秤量コンベア２１上に完全に乗り移ってさらに秤量コンベア２１上を前記距離Ｌ１より短い距離Ｌ２だけ搬送するまでに必要な第２の基準時間Ｔ２が経過したときに、第２のローパスフィルタＬＰＦ２が出力する信号の電圧に対応する質量が、その被計量物Ｗの真の質量に対して前記誤差±ｅ１より絶対値が大きい誤差±ｅ２内に入るように予め設定されている。

この第２のローパスフィルタＬＰＦ２は、第１のローパスフィルタＬＰＦ１より広い通過帯域を有しており、被計量物Ｗの秤量コンベア２１への乗り移り時の荷重変化に対して、第１のローパスフィルタＬＰＦ１より高速に追従するが、通過帯域が広い分だけ高域成分の誤差が多く含まれている。

搬入間隔算出手段４１は、搬入センサ２３によって秤量コンベア２１に対する被計量物Ｗの搬入の開始が検出される毎に計時を行い、秤量コンベア２１に搬入される先行する被計量物Ｗと後続する被計量物Ｗとの間隔（搬入間隔）、および被計量物Ｗの搬送方向の長さ（搬送方向長さ）を算出するようになっている。

搬入間隔判定手段３０は、搬入間隔算出手段４１で算出された被計量物Ｗの搬入間隔が、第１の基準時間Ｔ１および第２の基準時間Ｔ２より長いか否かを判定するようになっている。

フィルタ選択部４４は、搬入センサ２３によって秤量コンベア２１に対する被計量物Ｗ（ｉ）の搬入の開始が検知されてから第２の基準時間Ｔ２が経過したときにフィルタ部２４の第２のローパスフィルタＬＰＦ２から出力されている信号Ｄｂ（Ｔ２）を一時記憶するとともに、この被計量物Ｗ（ｉ）の搬入の開始が検知されてから第１の基準時間Ｔ１が経過したときにフィルタ部２４の第１のローパスフィルタＬＰＦ１から出力されている信号Ｄａ（Ｔ１）を一時記憶するようになっている。

そして、フィルタ選択部４４は、その次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が被計量物Ｗ（ｉ）の搬入開始タイミングから第１の基準時間Ｔ１より遅れて秤量コンベア２１に搬入されたことを搬入間隔判定手段３０の判定結果が示している場合には、一時記憶した信号Ｄａ（Ｔ１）、Ｄｂ（Ｔ２）のうち、信号Ｄａ（Ｔ１）のみを質量検出手段３１に出力するようになっている。

また、フィルタ選択部４４は、次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が被計量物Ｗ（ｉ）の搬入開始タイミングから第２の基準時間Ｔ２が過ぎて第１の基準時間Ｔ１が経過する前に秤量コンベア２１に搬入されたことを搬入間隔判定手段３０の判定結果が示している場合には、一時記憶した信号Ｄａ（Ｔ１）、Ｄｂ（Ｔ２）のうち、信号Ｄｂ（Ｔ２）のみを質量検出手段３１に出力するようになっている。

このように、本実施の形態では、フィルタ選択部４４によって、第１のローパスフィルタＬＰＦ１から出力されている信号Ｄａ（Ｔ１）および第２のローパスフィルタＬＰＦ２から出力されている信号Ｄｂ（Ｔ２）を一時記憶し、一時記憶した信号Ｄａ（Ｔ１）、信号Ｄｂ（Ｔ２）のうち何れか１つを出力することにより、適用するフィルタを選択し、フィルタ部２４の通過帯域を変更するようになっている。

質量検出手段３１は、フィルタ選択部４４から出力された信号に基づいてその被計量物Ｗ（ｉ）の質量ｇ（ｉ）を求めるようになっている。

許容範囲記憶手段３２には、被計量物Ｗの良否判定を行うために必要な第１の許容範囲Ａ１および第２の許容範囲Ａ２が予め記憶されている。ここで第１の許容範囲Ａ１は、基準上限値ａ１、基準下限値ａ２に、前記誤差±ｅ１を見込んだ上限値ａ１−ｅ１と下限値ａ２＋ｅ１の範囲に設定される。また、第２の許容範囲Ａ２は、基準上限値ａ１、基準下限値ａ２に、前記誤差±ｅ２を見込んだ上限値ａ１−ｅ２と下限値ａ２＋ｅ２の範囲であり、第１の許容範囲Ａ１より狭く設定されている。

質量判定手段３３は、搬入間隔判定手段３０の判定結果に応じて許容範囲記憶手段３２に記憶されている第１、第２の許容範囲Ａ１、Ａ２の一方を選択し、質量検出手段３１によって検出された被計量物Ｗの質量がその選択した許容範囲内に入るか否かを判定し、その判定結果に対応する信号を出力するようになっている。

すなわち、質量判定手段３３は、搬入間隔判定手段３０によって、被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから第１の基準時間Ｔ１が経過した後に次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が搬入を開始したと判定された場合には第１の許容範囲Ａ１を選択し、質量検出手段３１によって検出された被計量物Ｗ（ｉ）の質量ｇ（ｉ）が第１の許容範囲Ａ１に入るか否かを判定し、質量ｇ（ｉ）が第１の許容範囲Ａ１に入るときには被計量物Ｗ（ｉ）が良品であることを示す良品信号ＯＫ１を出力し、第１の許容範囲Ａ１に入らないときには被計量物Ｗ（ｉ）が不良品であることを示す不良信号ＮＧ１を出力するようになっている。

また、質量判定手段３３は、搬入間隔判定手段３０によって被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから第２の基準時間Ｔ２が過ぎて、第１の基準時間Ｔ１が経過する前に次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が搬入を開始したと判定された場合には、第２の許容範囲Ａ２を選択して、質量検出手段３１によって検出された被計量物Ｗ（ｉ）の質量ｇ（ｉ）が第２の許容範囲Ａ２に入るか否かを判定し、質量ｇ（ｉ）が第２の許容範囲Ａ２に入るときには被計量物Ｗ（ｉ）が良品であることを示す良品信号ＯＫ２を出力し、第２の許容範囲Ａ２に入らないときには被計量物Ｗ（ｉ）が不良品であることを示す不良信号ＮＧ２を出力するようになっている。

また、質量判定手段３３は、搬入間隔判定手段３０によって、被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから第２の基準時間Ｔ２が経過する前に次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が搬入を開始したと判定された場合には、質量検出手段３１によって検出された質量に関わらず被計量物Ｗ（ｉ）、Ｗ（ｉ＋１）が計量失敗品であることを示す不良信号ＮＧ３を２回連続して出力するようになっている。

この質量判定手段３３の判定結果を示す各信号は、後段ライン２に出力されるようになっている。後段ライン２では、図示しない選別手段および包装手段によって、不良品のライン上からの排除、および良品の包装が行われて出荷されるようになっている。

なお、質量判定手段３３は、良否の区別だけでなく、搬入間隔判定手段３０の判定結果が識別できるように、良品信号ＯＫ１、ＯＫ２、不良信号ＮＧ１、ＮＧ２、ＮＧ３を全て異なるコードで出力して、後段ライン２側で良否の区別だけでなく、搬入間隔判定手段３０の判定結果に応じた処理ができるようになっている。

次に、計量装置２０の動作を、図２のフローチャートおよび図３〜図５の信号図に基づいて説明する。

被計量物Ｗ（ｉ）が秤量コンベア２１に搬入を開始すると、これを検知した搬入センサ２３から例えば図３の（ａ）のような矩形波の信号が出力され、その信号の立ち上がりに同期したタイマが起動して計時が開始される（ステップＳ１、ステップＳ２）。

被計量物Ｗ（ｉ）が秤量コンベア２１へ搬入を開始すると、荷重センサ２２に対する荷重が、図３の（ｂ）のＦ（ｉ）のように台形状に変化して、その荷重に対応する信号が荷重センサ２２から出力され、この信号を受けた第１のローパスフィルタＬＰＦ１からは、図３の（ｂ）に示しているように緩慢に立ち上がってから立ち下がる信号Ｄａが出力され、第２のローパスフィルタＬＰＦ２からは、図３の（ｃ）のように、比較的急峻に立ち上がってから立ち下がる信号Ｄｂが出力される。

そして、図３の（ａ）に示しているように、被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）の搬入が検知されない状態で第２の基準時間Ｔ２が経過すると、そのとき第２のローパスフィルタＬＰＦ２が出力している信号Ｄｂ（Ｔ２）が一時記憶され、次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）の搬入が検知されない状態でさらに計時が進んで第１の基準時間Ｔ１が経過すると、そのとき第１のローパスフィルタＬＰＦ１が出力している信号Ｄａ（Ｔ１）が一時記憶され、図３の（ｄ）のようにこの信号Ｄａ（Ｔ１）に基づいて被計量物Ｗ（ｉ）の質量ｇ（ｉ）が検出される（ステップＳ３〜ステップＳ７）。

そして、この検出された質量ｇ（ｉ）に対して第１の許容範囲Ａ１による良否判定がなされ、検出した質量ｇ（ｉ）が第１の許容範囲Ａ１に入れば、図３の（ｅ）のように良品信号ＯＫ１が後段ライン２へ出力され、検出した質量ｇ（ｉ）が第１の許容範囲Ａ１に入らなければ、不良信号ＮＧ１が後段ライン２へ出力され、次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）の搬入に備える（ステップＳ８〜ステップＳ１０）。

また、図３の（ａ）に示しているように被計量物Ｗ（ｉ＋１）とその次の被計量物との搬入間隔も第１の基準時間Ｔ１より長いので、上記同様に、第１のローパスフィルタＬＰＦ１の信号Ｄａ（Ｔ１）に基づいて被計量物Ｗ（ｉ＋１）の質量ｇ（ｉ＋１）が検出され、第１の許容範囲Ａ１による良否の判定がなされ、その判定結果（図３では不良信号ＮＧ１）が出力される。

また、図４の（ａ）に示しているように、被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから第２の基準時間Ｔ２が過ぎ、第１の基準時間Ｔ１が経過する前に、次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が搬入を開始した場合、タイマによる計時が開始されるとともに、この被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから第２の基準時間Ｔ２が経過したときに一時記憶した信号Ｄｂ（Ｔ２）に基づいて被計量物Ｗ（ｉ）の質量ｇ（ｉ）が検出され、この質量ｇ（ｉ）に対して第２の許容範囲Ａ２による良否判定がなされ、質量ｇ（ｉ）が許容範囲Ａ２に入れば、図４の（ｅ）のように良品信号ＯＫ２が後段ライン２へ出力され、質量ｇ（ｉ）が第２の許容範囲Ａ２に入らなければ、不良信号ＮＧ２が後段ライン２へ出力される（ステップＳ１１〜ステップＳ１６）。

なお、この場合、図４の（ｂ）、（ｃ）に示しているように、被計量物Ｗ（ｉ）とその次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）の荷重が一時的に秤量コンベア２１に同時に負荷されて、第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２の出力信号が一時的に大きく増加するが、これより先に質量検出のための信号Ｄｂ（Ｔ２）を取得しているので、被計量物Ｗ（ｉ）の計量を正しく行うことができる。

また、図４の（ａ）に示しているように被計量物Ｗ（ｉ＋１）とその次の被計量物との搬入間隔は第１の基準時間Ｔ１より長いので、上記同様に、第１のローパスフィルタＬＰＦ１の信号Ｄａ（Ｔ１）に基づいて被計量物Ｗ（ｉ＋１）の質量ｇ（ｉ＋１）が検出され、第１の許容範囲Ａ１による良否の判定がなされ、その判定結果（図４では不良信号ＮＧ１）が出力される。

また、図５の（ａ）に示しているように、被計量物Ｗ（ｉ）が搬入を開始してから第２の基準時間Ｔ２が経過する前に次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）が搬入を開始した場合、図５の（ｂ）、（ｃ）に示しているように、被計量物Ｗ（ｉ）とその次の被計量物Ｗ（ｉ＋１）の荷重が秤量コンベア２１に長時間同時に負荷されて、第２の基準時間Ｔ２が経過する前に第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２の出力信号が大きく増加して正しい計量は行えないので、タイマによる計時を停止して、図５の（ｅ）のように、被計量物Ｗ（ｉ）、Ｗ（ｉ＋１）が計量失敗品であることを示す不良信号ＮＧ３を２回連続して出力する（ステップＳ１７〜ステップＳ１９）。

なお、図３〜図５において、符号Ａ１′は第１の許容範囲Ａ１を第１のローパスフィルタＬＰＦ１の出力信号のレベルに換算した許容範囲を示し、符号Ａ２′は第２の許容範囲Ａ２を第２のローパスフィルタＬＰＦ２の出力信号のレベルに換算した許容範囲を示している。

このように、計量装置２０は、荷重センサ２２の出力信号に対し、通過帯域が異なる第１のローパスフィルタＬＰＦ１と第２のローパスフィルタＬＰＦ２による高域遮断処理を行い、秤量コンベア２１に被計量物Ｗが搬入を開始してから第２の基準時間Ｔ２が経過したときの第２のローパスフィルタＬＰＦ２の出力信号Ｄｂ（Ｔ２）と、秤量コンベア２１に被計量物Ｗが搬入を開始してから第１の基準時間Ｔ１が経過したときの第１のローパスフィルタＬＰＦ１の出力信号Ｄａ（Ｔ１）とを取得して、被計量物Ｗの搬入間隔が第１の基準時間Ｔ１より長いときには、取得した信号Ｄａ（Ｔ１）に基づいて秤量コンベア２１上に既に搬入されている被計量物Ｗの質量を検出し、被計量物Ｗの搬入間隔が第２の基準時間Ｔ２と第１の基準時間Ｔ１の間にあるときには、取得した信号Ｄｂ（Ｔ２）に基づいて秤量コンベア２１上に既に搬入されている被計量物Ｗの質量を検出するようにしている。

このため、姿勢の変化やスリップ等によって被計量物Ｗの間隔が第１の基準時間Ｔ１より短くなった場合でも、その被計量物Ｗの質量を後続の被計量物の荷重の影響を受けることなく検出することができ、ライン上から無理に排除する必要がなく、歩留り率を低くすることができる。

また、被計量物Ｗの搬入間隔が第１の基準時間Ｔ１より短い場合に、良否判定のための許容範囲を狭くしているため、高速な第２のローパスフィルタＬＰＦ２の出力を用いたことによる検出質量の精度低下を低減することができる。

また、質量判定手段３３が出力する判定結果には、搬入間隔判定手段３０の判定結果を識別できる情報が含まれているので、後段ライン２で搬入間隔判定手段３０の判定結果を利用して被計量物を区別することができる。

なお、上記した計量装置２０では、通過帯域が異なる第１のローパスフィルタＬＰＦ１と第２のローパスフィルタＬＰＦ２の出力を、被計量物の搬入間隔に応じて選択していたが、通過帯域が異なる３つ以上のＬＰＦを並列に示す態様で設け、これらＬＰＦの出力を被計量物の搬入間隔に応じて選択してもよい。すなわち、計量装置２０は、第１のローパスフィルタＬＰＦ１と、第２のローパスフィルタＬＰＦ２と、第ｎのローパスフィルタＬＰＦｎからなるｎ個のローパスフィルタを備えるように構成してもよい。なお、ｎは正の整数である。

また、本実施の形態では、計量装置２０は、特定帯域除去フィルタ４２のノッチ周波数と、低域通過手段が通過させる低周波成分の帯域を変更する帯域変更手段４３を備えている。

帯域変更手段４３は、搬入間隔算出手段４１が算出した搬入間隔および搬送方向長さに基づいて、荷重センサ２２の出力信号に重畳する外来振動成分が除去されるよう、特定帯域除去フィルタ４２のノッチ周波数を変更するとともに、荷重センサ２２の出力信号に含まれる荷重センサ２２の過渡振動が除去されるよう、フィルタ部２４が通過させる低周波成分の帯域を変更するようになっている。

本実施の形態では、特定帯域除去フィルタとして２次のＩＩＲ型フィルタを適用し、各ローパスフィルタとしてＦＩＲ型フィルタを適用するものとして説明する。

２次のＩＩＲ型フィルタの適用にあたっては、除去したい特定帯域の中心となる周波数や、その中心周波数近傍の周波数における減衰特性の急峻さをフィルタ特性を決定するパラメータとして、伝達関数を設定するのがよい。なお、１次ＩＩＲ型フィルタや、ＦＩＲ型フィルタをそれぞれの公知の設計手法により用いてもよい。

ＦＩＲ型フィルタの適用にあたっては、フィルタ長（フィルタのタップ数）や、遮蔽周波数をパラメータとして用い、窓関数法を用いてフィルタ係数列を算出するのがよい。なお、一般的な単純平均化も、窓関数が直線状のＦＩＲ型フィルタに含まれるし、窓関数法を用いずに、公知の設計手法を用いてもよい。

フィルタ部２４においては、図６に示すように、第１のローパスフィルタＬＰＦ１のノッチ周波数と、第２のローパスフィルタＬＰＦ２のノッチ周波数は、ローラ振動の周波数とは異なっているが、特定帯域除去フィルタ４２のノッチ周波数をローラ振動の周波数に一致させている。これにより、ローラ振動の周波数に追随させて特定帯域除去フィルタ４２のノッチ周波数を変更した場合に、第１のローパスフィルタＬＰＦ１と第２のローパスフィルタＬＰＦ２の動作に影響を与えることがない。同様に、第１のローパスフィルタＬＰＦ１と第２のローパスフィルタＬＰＦ２の動作が、特定帯域除去フィルタ４２の動作に影響を与えることがない。

ここで、帯域変更手段４３によるフィルタ部２４のフィルタ設定の動作を説明する。

図７に示すように、帯域変更手段４３は、許容フィルタ時間Ｔを設定するとともに、固有周波数を設定する（ステップＳ２１）。許容フィルタ時間Ｔとは、荷重センサ２２からの秤量信号に対してフィルタ部２４で特定帯域除去フィルタ４２と各ローパスフィルタとを組み合わせてフィルタ処理を施すことが可能なデータ区間の最大長であり、秤量信号の波形が安定している部分の長さに対応している。この許容フィルタ時間Ｔは、図８に示すように、ローパスフィルタ部ＬＰＦの許容フィルタ時間Ｔ０を含んでいる。また固有周波数とは、定周期振動であるローラ振動の固有周波数である。

ついで、帯域変更手段４３は、特定帯域除去フィルタ４２の係数Ｋを算出し（ステップＳ２２）、さらに、ＤＣ遅延（Ｄ０）を算出する（ステップＳ２３）。

図８に示すように、係数ＫをＤＣ遅延（Ｄ０）に乗算した値が、特定帯域除去フィルタ４２でフィルタ処理が行われる時間の長さとなる。また、ＤＣ遅延（Ｄ０）の周波数特性は、図９に示すように、周波数の低い帯域では遅延が多く、周波数が高くなるにしたがい遅延が少なくなっている。

ついで、帯域変更手段４３は、ローパスフィルタ部ＬＰＦの第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２、第ｎのローパスフィルタＬＰＦｎの許容フィルタ時間Ｔ０を算出し（ステップＳ２４）、さらに、第１のローパスフィルタＬＰＦ１、第２のローパスフィルタＬＰＦ２、第ｎのローパスフィルタＬＰＦｎについて、許容フィルタ時間Ｔ０内に収まるように係数を算出し（ステップＳ２５）、このフィルタ設定処理を終了する。

なお、係数Ｋは、次のような理由により適用される。フィルタの周波数特性が中心周波数に向けて緩やかに変化するような場合には、中心周波数の近傍の周波数成分も多く除去されてしまい、この帯域成分を含む秤量信号のゼロ荷重状態から全荷重状態への立ち上がりが緩やかになるため、計算上の特性値としてのＤＣ遅延時間Ｄ０よりもさらに波形全体が遅延してしまう。この計算上の遅延時間と実波形の遅延との差を考慮し、特定帯域除去フィルタの周波数特性の急峻さが緩やかなほど大きな値の係数Ｋを設定する。

このように設定される係数Ｋは、２次ＩＩＲ型フィルタの群遅延特性が、図９のように周波数に応じて変化する曲線となることに着目して適用するのがよい。具体的には、図９に示すような低周波側から高周波側になだらかに変化するような場合には、１．５〜２．０の値がよい。実際には、フィルタの周波数特性を決定付けるパラメータに対応させて、予めステップ応答波形の集束度合いから求めた係数Ｋの値を複数記憶しておいて、選択的に適用するのがよい。

以上説明したように、本実施の形態に係る計量装置２０は、一端側に搬入された被計量物Ｗを他端側へ搬送する秤量コンベア２１と、秤量コンベア２１の一端側に配置され、秤量コンベア２１への被計量物Ｗの搬入の開始を検出する搬入センサ２３と、搬入センサ２３の出力に基づいて、秤量コンベア２１に搬入される先行する被計量物Ｗと後続する被計量物Ｗとの搬入間隔および搬送方向長を算出する搬入間隔算出手段４１と、秤量コンベア２１に搬入された被計量物Ｗの荷重に対応する信号を秤量信号として出力する荷重センサ２２と、荷重センサ２２が出力する秤量信号から特定帯域を除去するとともに、該特定帯域の中心周波数を変更可能な特定帯域除去フィルタ４２と、特定帯域除去フィルタ４２の出力信号から特定帯域とは異なる帯域の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるとともに通過させる低周波成分の帯域を変更可能なローパスフィルタ部ＬＰＦと、ローパスフィルタ部ＬＰＦからの信号処理済秤量信号に基づいて、秤量コンベア２１に既に搬入されている被計量物Ｗの質量を検出する質量検出手段３１と、搬入間隔算出手段４１が算出した搬入間隔および搬送方向長さに基づいて、荷重センサ２２の出力信号に重畳する外来振動成分が除去されるよう特定帯域除去フィルタ４２が除去する特定帯域の中心周波数を変更するとともに、荷重センサ２２の出力信号に含まれる荷重センサ２２の過渡振動が除去されるよう、ローパスフィルタ部ＬＰＦが通過させる低周波成分の帯域を変更する帯域変更手段４３と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、帯域変更手段４３による帯域の変更によって、荷重センサ２２の出力信号に重畳する外来振動成分が特定帯域除去フィルタ４２により効率よく除去され、また、荷重センサ２２の出力信号に含まれる荷重センサ２２の過渡振動がローパスフィルタ部ＬＰＦにより効率よく除去される。したがって、被計量物Ｗの搬入間隔および搬送方向長さに応じて、振動成分を効率よく減衰させ、計量誤差を低減することができる。

また、本実施の形態に係る計量装置２０は、ローパスフィルタ部ＬＰＦが、特定帯域除去フィルタ４２の下段に互いに並列に設けられ、特定帯域除去フィルタ４２の出力信号から、帯域が互いに異なる低周波成分を通過させる複数の低域通過フィルタとしての第１のローパスフィルタ１、第２のローパスフィルタ２、第ｎのローパスフィルタＬＰＦｎと、これら第１のローパスフィルタ１、第２のローパスフィルタ２、第ｎのローパスフィルタＬＰＦｎを通過した複数の信号から、搬入間隔算出手段４１が算出した搬入間隔および搬送方向長さに基づいて１つの信号を信号処理済秤量信号として出力するフィルタ選択部４４と、を有することを特徴とする。

この構成により、複数の低域通過フィルタＬＰＦ１、ＬＰＦ２、ＬＰＦｎにより並列でフィルタリングを行うことにより、ローパスフィルタ部ＬＰＦでの演算による信号の遅延を減少することができる。

以上説明したように、本発明に係る計量装置は、被計量物の搬入間隔および被計量物の搬送方向長さに応じて、振動成分を効率よく減衰させ、計量誤差を低減することができるという効果を有し、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置として有用である。

１ 前段ライン
２ 後段ライン
２０ 計量装置
２１ 秤量コンベア
２２ 荷重センサ
２３ 搬入センサ
２４ フィルタ部
３０ 搬入間隔判定手段
３１ 質量検出手段
３２ 許容範囲記憶手段
３３ 質量判定手段
４１ 搬入間隔算出手段
４２ 特定帯域除去フィルタ（特定帯域除去手段）
４３ 帯域変更手段
４４ フィルタ選択部
ＬＰＦ ローパスフィルタ部（低域通過手段）
ＬＰＦ１ 第１のローパスフィルタ（低域通過フィルタ）
ＬＰＦ２ 第２のローパスフィルタ（低域通過フィルタ）
ＬＰＦｎ 第ｎのローパスフィルタ（低域通過フィルタ）
Ｗ 被計量物

Claims (2)

1. 一端側に搬入された被計量物を他端側へ速度（Ｖ）で搬送する秤量コンベア（２１）と、
   前記秤量コンベアの一端側に配置され、前記秤量コンベアへの被計量物の搬入の開始を検出する搬入センサ（２３）と、
   前記搬入センサの出力に基づいて、前記秤量コンベアに搬入される先行する被計量物と後続する被計量物との搬入間隔、および前記秤量コンベアに搬入される被計量物の搬送方向長を算出する搬入間隔算出手段（４１）と、
   前記秤量コンベアに搬入された被計量物の荷重に対応する信号を秤量信号として出力する荷重センサ（２２）と、
   前記荷重センサが出力する秤量信号に重畳する前記秤量コンベアの速度に応じた定周期振動に対する特定帯域を除去するように、該特定帯域の中心周波数を変更可能な特定帯域除去手段（４２）と、
   前記特定帯域除去手段の出力信号から前記特定帯域とは異なる帯域の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるとともに、通過させる低周波成分の帯域を変更可能な低域通過手段（ＬＰＦ）と、
   前記低域通過手段からの信号処理済秤量信号に基づいて、前記秤量コンベアに既に搬入されている被計量物の質量を検出する質量検出手段（３１）と、
   前記搬入間隔と、前記搬送方向長さで決まる前記被計量物の前記秤量コンベアの搬入の開始から乗り移りが完了するまでの乗り移り時間と、に基づいて、前記特定帯域除去手段と前記低域通過手段とを組み合わせてフィルタ処理を施すことが可能なデータ区間の最大長である許容フィルタ時間（Ｔ）を算出し、該許容フィルタ時間から前記特定帯域除去手段の遅延時間を差し引いた前記低域通過手段の許容フィルタ時間（Ｔ０）に収まるよう、前記低域通過手段が通過させる低周波成分の帯域を変更する帯域変更手段（４３）と、を備えたことを特徴とする計量装置。
2. 前記低域通過手段が、
   前記特定帯域除去手段の下段に互いに並列に設けられ、前記特定帯域除去手段の出力信号から、帯域が互いに異なる低周波成分を通過させる複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２、ＬＰＦｎ）と、
   前記複数の低域通過フィルタを通過した複数の信号から、前記秤量コンベアへの前記被検査物の搬入の開始から次の被検査物の搬入の開始までの経過時間に基づいて１つの信号を前記信号処理済秤量信号として出力するフィルタ選択部（４４）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の計量装置。

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